不同盐分土壤条件下新疆杨体内矿质元素的分布

第 3O卷 第 1期 2009年 3月 内 蒙 古 农 业 大 学 学 报 Journal of Inner Mongoha A cultural University Vol_3O No．1 Mar．20O9 不同盐分土壤条件下新疆杨 体 内矿质元素的分布 孙 旭 ， 高 永 ， 冯长青 ， 秦清船 (1． 内蒙古农业大学生态环境学院，呼和浩特 010019；2． 锡盟东乌旗水政监察大队，东乌旗 026300) 摘要： 测定土壤盐分不同的灌渠(盐分较低)和排渠(盐分较高)上生长的同龄新疆杨 K 、Na 、Ca“、Mg“含量，比 较二者叶、枝、边材和根部的K 、Na 、c 、Mg“含量的分布状况，结果明：(1)两渠道新疆杨 K 和 Na 在不同器 官中的分布规律是不同的，尤其在根中出现了相反的分布趋势。(2)两渠道新疆杨各器官对 K 和 ca 的积累量较 高，地上部器官对Na 的积累量较低，而根中Na 的积累量要远高于地上部分，尤其排渠新疆杨根中Na 的积累量 表现的最明显。(3)土壤中盐分含量的高低对新疆杨根系和边材中矿质元素的积累影响较大。 关键词： 土壤盐分； 新疆杨； 矿质元素 中图分类号： Q945．12 文献标识码： A 文章编号：1009—3575(2009)01—0053—06 DlSTRIBUTION 0F MINERAL NU丁R丌。ION 0F Populus alba L．var．pyramidalis IN DIFFERENT SALINE SOIL SUN Xu ， GAO Yongh ， FENG Chang—qing ， QIN Qing—chuan (1． College ofEcology and Env~eronmenta1．Inner Mongolia Agrictdtural University，Huhhot 010019，China； 2． Group ofWaterAdministration Supervises ofDongwu Banner in Ximeng，Dongwu Banner in Ximeng026300，China) Abstract： By determining K ，Na ，Ca2 ，M contents of Populus alba L．var．pyram／da／／s which grow on irrigation canal(sa— linity is lower)and drainage canal(salinity is higher)，the soil salinity is different in two canals．And compare distribution situation of K ，Na ，Ca“ ，Mg“ contenm in leaf，branch，sapwood and root．The result indicate：(1)K and Na element have some differ- ent distribution law in different organ of two groups Populus alba L．Var．pyramidalis，especially has appeared contrary distribution trend in roots．(2)The accumulation amounts are comparatively higher to K and Ca“ in different organ of two groups Populus alba L．Var． pyramidalis，the accumulation amounts are lower to Na in the ground part organ ，but the accumulation amounts to Na in root is high— er than the ground part organs，especially show most obvious to Na of roots of Populu~alba L．var．p)ramidalis in drainage cana1．(3) Th e height of salinity contents in soil have some effects on mineral element accumulation in root and sapwood of Populus alba L．var． pyramidalis． Key WOrds： Soil salinity； Populus alba L．Var．pyramidalis； mineral nutrition 在内蒙古河套灌区的农田防护林体系中新疆杨 (Populus alba L．var．pyramldalis)是 1个重要的组成 树种，常以网格状布设在农田周围的渠道两侧，主要 起防风、阻沙、防止土壤盐渍化、改善田间小气候等 作用。对新疆 杨耐盐性 的研究 已有 一些研究 报 道 】，但以往研究多数是针对短期单盐胁迫下或 苗木盆栽实验进行的，对 自然生长状况下新疆杨体 内矿质元素状况的研究较少，仅有关于新疆杨体 内 矿质元素积累状况(以干重为基础 )的报道。本文 以鲜重为基础表示离子含量 ，分析 自然生长状况下 新疆杨各器官中K、Na、Ca、Mg矿质元素的分布特 点，对新疆杨在盐化生境中的适应性做初步探讨。 · 收稿日期： 2008—10—21 基金项目： 国家十一五科技项目(20o6BAD03A0307)；内蒙古十五攻关项目(20010205) 作者简介：孙旭(1964一)，男，副教授，主要从事水土保持与荒漠化防治及农田防护林的研究 ·通讯作者： E—mail：gooyon~15@yahoo．con1．cn 内 蒙 古 农 业 大 学 学 报 2009正 1 研究区概况 试验地位于内蒙古河套灌区中部的I临河农场， 该地 区年 平 均 气 温 6．4~C，≥10℃ 的 积 温 为 2 968．2~C，约 154．3d，日照强烈，年均 日照3 360h， 无霜期短，约150．5d。年均降水量 136．7mm，主要 集中在7月 一8月，而蒸发量高达 234 6．4ram，年湿 润度小于0．13，属极干旱气候。农田灌溉水是黄河 水，矿化度为0．5g／L，试验区地下水矿化度约2g／L， 土壤为淤灌土和盐土 J。该试验区的农田防护林位 于渠道两侧，沿灌渠生长的新疆杨因林下土壤含盐 量低、季节性灌溉确保了水分的供应长势良好，沿排 渠生长的新疆杨因遭受盐胁迫而生长相对较差。 2 材料和方法 2．1 试验材料的选取与制备 从灌渠(土壤含盐量较低)和排渠(土壤含盐量 较高)上各选取 16龄、长势良好的新疆杨3棵作为 木，根据其生长规律，从4月 一l0月份取样，将 采集的样品按叶、枝、边材、根分类整理，清理干净后 称鲜重，然后放在80~C烘箱中烘干至恒重，计算含水 量。将烘干后的样品进行粗粉，然后用 0．5mm的粉 碎机粉成小颗粒，作为实验所用的样品。将处理好 的植物干样品准确称取2．0000g，置于蒸馏水洗净的 干燥的坩埚中，在马伏炉中550~C灰化2h，冷却后用 1mol／L的HNO，溶解，再用蒸馏水定容至 100ml，该 清液为试验测定的样品。 对于林下土壤，每株标准木下挖剖面取 0era一 20era，20cm一60em，60cm一80era 3个土层的土样作 为实验材料。将土样滩平 自然风干后挑去石块、根 茎及各种新生体和侵人体，再用木棍将土样撵碎，使 其通过 I rnlTl筛，弃去筛上样品，将筛下样品用 四分 法缩分，得到所需数量的样品。称取处理好的土样 50g，按水土比5：1混合，振荡 3min后过滤，取清液 为待测液。 2．2 实验方法 K 和 Na 用火焰光度计法，Ca“和Mg2 用 ED— TA滴定法。每个样品重复3次。其误差按《土壤农 化分析手册》 的计算。 2．3 数据处理 数据处理采用 Microsoft Excel、SAS系统软件。 3 结果与分析 3．1 土壤中K 、Na 、Ca“、Mg 含量的变化 灌渠和排渠土壤的盐渍化程度不同，两渠道土 壤中 K 含量没有明显的差异，Na 、Ca“、Mg“含 量差异显著(见表 1)，且都是排渠含量高于灌渠含 量。灌渠土壤中 Na 、Ca¨ 、Mg 在 0cm一80era土 层中平均含量变化分别是0．31～0．07，0．15—0．08， 0．09～0．03(g／kg)，排渠土壤中 Na 、Ca“、Mg“在 0era一80era土层中平均含量变化是 1．24—0．47， 0．47—0．10，0．37—0．08(g／kg)，两渠道土壤中各离 子含量按高低排列，其顺序为：Na >Ca >Mgz > K’(见表2)。 表 1 两渠道土壤中相同离子的差异性分析 Tab．I The difference test ofions in two groups of soil } 表示 a=0．01时差异显著 表2 灌渠和排渠土壤中K 、Na、Ca、Mg含量的变化(g／ ) Tab．2 The content change of K ，Na，Ca，Mg in Oil irrigation canal and drainage canal 注：表中数据为3层土壤的均值 第 l期 孙 旭等： 不同盐分土壤条件下新疆杨体内矿质元素的分布 57 表 4 新疆杨各器官中 Na／K、Na／Ca、Na／Mg的值 Tab．4 The ratio of Na／K、Na／Ca、Na／Mg of Populus alba L．vgr．pyramidalis 由表4可知，两渠道生长的新疆杨各器官中Na／ K、Na／Ca、Na／Mg的值按叶、枝、边材、根的顺序逐渐 升高，根中最高，地上部器官特别是叶片中 Na 与 K 、Ca“ 、Mg¨ 浓度具有很低的比率，说明 Na 在根 中的积累量要高于地上部各器官，从根中 Na／Ca< Na／KNa／Mg(排渠)，边材和根中Na／Mg (灌渠)K ，且灌渠土壤中Na ／K 约为9，排渠 Na／K约为 39，而灌渠新疆杨根中Na／K约为0．266， K 相当于 Na 的4倍，排渠新疆杨根中K 、Na 含 量相近。根中K 浓度的这种变化是 由于灌渠新疆 杨冠幅大，生长旺盛，代谢强烈需要 K 的量多，而且 新疆杨对土壤中K 的吸收有很强的选择性，所以灌 渠新疆杨吸收的K 多，还有 1种原因是由于排渠土 壤中Na 的浓度高于灌渠，对 K 的吸收呈现出明显 的竞争性抑制作用，造成 K 的亏缺。两渠道土壤中 Na 、Ca¨ 、Mg¨ 浓度差异显著，排渠土壤中 Na 、 Ca¨ 、Mg 浓度高于灌渠。不同盐分土壤条件下新 疆杨边材和根中 Na 、Ca“、Mg 浓度差异也显著， 排渠新疆杨边材中4种元素浓度均高于灌渠新疆 杨。因为在排渠盐胁迫下生长的新疆杨，由于土壤 中Na 浓度过高，使根中Na 浓度增加，而抑制了树 体对 K 的吸收，使 Ca¨ 的吸收受阻，盐离子损害了 膜的功能或者是ca 被 Na 所取代，导致根中ca 的积累量下降，所以排渠新疆杨根中 Ca 浓度低于 灌渠，而 Na 的浓度高于灌渠。排渠新疆杨根中 Na 、Mg2 浓度高于灌渠，Ca 浓度低于灌渠，说明 新疆杨对土壤中Na 、Mgn的选择吸收性较小，根系 吸收的多少除受生长代谢的影响外还由土壤中含量 的高低决定。尽管新疆杨根中这两个离子存在显著 差异，但是地上部分这两个离子差异性较小，说明新 疆杨能将吸收较多的Na控制在根系当中，限制向地 上部分输送，新疆杨通过减少叶中盐离子的吸收来 保证叶片的继续生长和进行同化作用。 4 结论 4．1 两渠道新疆杨 K和Na元素在不同器官中的分 布规律是不同的，尤其在根中出现了相反的分布趋 势，说明新疆杨根系对 K 具有较强的选择性吸收。 4．2 两渠道新疆杨各器官对 K 和Ca 的积累量较 高，地上部器官对 Na 的积累量较低，而根中 Na 的 积累量要远高于地上部分，尤其排渠新疆杨根中 Na 的积累量表现的最明显。 4．3 两渠道新疆杨叶片中 Na 浓度没有差异，排渠 新疆杨根和边材中 Na 浓度高于灌渠，说明土壤中 盐分含量的高低对新疆杨根系和边材中矿质元素的 积累影响较大。 参 考 文 献： [1] 杨敏生，李艳华，梁海永，等．盐胁迫下白杨无性系苗木 体内离子分配及比较(J]．生态学报，2003，23(2)：271 — 277． [2] 杨敏生，李艳华，梁海永，等．白杨派杂种无性系及其亲 本光和生长对盐分胁迫的反应(J]．林业科学，2006，42 (4)：19—26． [3] 吕景华，刘静，闫琳．新疆杨不同部位可溶性盐离子含 量的研究[J]．内蒙古农业大学学报，2004，25(1)：25— 3O． [4] 孙金涛．河套平原自然条件及其改造[M]．呼和浩特： 内蒙古人民出版社．1977，9：27—80． [5] 中国科学院南京土壤研究所．土壤理化分析[MJ]．上 海：科学技术出版社．1979， [6] 罗汉度．钙的生理作用[J]．植物杂志，1994，(6)：28— 29． [7] J．Gorham et a1．，Chemical Composition of Salt—Marsh Plants from Ynys Mon(Anglesey)：the Concept of physio· types，Plant，Cell and Environment，1980，3：309—318． [8] 杨敏生，李艳华，梁海永，等．盐胁迫下白杨无性系苗 木体内离子分配及比较．生态学报．2003，23(2)：271 — 276． [9] ／Conrad Mengel et a1．(edited)，1982：Principles of Plant Nutrition(3rd edition)． [1O] A．P0lj幽)￡f Mayber et a1．(edited)，1975：Plant in Sa— line Environments，Ecdo#eal Studies，15． [11] 范海，赵可夫．K 抑制盐生植物碱蓬生长机理的研究 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